浮魚礁發(fā)展現(xiàn)狀及其在南海海洋牧場中的應(yīng)用展望

馮博軒,許 強(qiáng),孫春陽,高 菲,王愛民,朱宇鵬

(1 海南大學(xué)南海海洋資源利用國家重點(diǎn)實驗室,海南 ?？?570228;2 海南大學(xué)海洋學(xué)院,海南 海口 570228;3 海南省熱帶水生生物技術(shù)重點(diǎn)實驗室,海南 ?？?570228;4 三沙國海信通科技發(fā)展有限公司,海南 海口 570100)

過度捕撈和海洋污染使海洋環(huán)境急劇惡化,漁場遭到破壞,漁業(yè)資源枯竭和漁業(yè)海域荒漠化的問題愈發(fā)嚴(yán)重,海洋漁場亟需得到保護(hù)和修復(fù)[1]。如何有效保護(hù)和恢復(fù)漁業(yè)資源、增加資源補(bǔ)充量是沿海國家當(dāng)前亟需解決的問題。在此背景下,基于海洋生態(tài)系統(tǒng)原理,在特定海域,通過投放人工魚礁、增殖放流等措施,構(gòu)建或修復(fù)海洋生物繁殖、生長、索餌和避敵所需的場所,以系統(tǒng)化達(dá)到增殖、養(yǎng)護(hù)漁業(yè)資源,改善海域生態(tài)環(huán)境的目的,實現(xiàn)漁業(yè)資源可持續(xù)利用的海洋牧場漁業(yè)模式應(yīng)運(yùn)而生[2]。

人工魚礁(Artificial Reef)是海洋牧場建設(shè)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。人工魚礁可以改變海洋中魚類的生存環(huán)境,減少傳統(tǒng)掠奪式的拖網(wǎng)作業(yè),具有增殖和聚集魚類的效果[3],同時還可為游釣和潛水等休閑漁業(yè)提供良好支撐[4]。傳統(tǒng)意義上的人工魚礁主要由鋼筋混凝土或鋼材等材料制成,投放在海底誘集底層魚類,以用來修復(fù)海洋生態(tài)環(huán)境。沉式魚礁的應(yīng)用特點(diǎn)是要求投放區(qū)域水深為100 m以淺(10～60 m為優(yōu))[5],海底寬闊平坦,泥沙淤泥少,底質(zhì)堅硬[6-7]。目前南海海域(廣東、廣西、海南)近岸規(guī)劃的海洋牧場區(qū)水深一般在50 m以淺。隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,如果將海洋牧場的區(qū)域擴(kuò)大到水深60 m乃至100 m,沉式魚礁受限于水深的要求,在這些海域?qū)o法得到充分應(yīng)用,海洋牧場的建設(shè)區(qū)域也會因此受到限制。浮魚礁則可以突破海域水深的限制,擴(kuò)大人工漁場、海洋牧場等建設(shè)應(yīng)用的區(qū)域。

本研究闡述了浮魚礁的發(fā)展現(xiàn)狀,綜合介紹了當(dāng)前國內(nèi)外主流的浮魚礁類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能特征,總結(jié)了目前浮魚礁的改良方向,并闡明了浮魚礁應(yīng)用存在的潛在生態(tài)風(fēng)險,最后分析了浮魚礁在中國南海熱帶海洋牧場區(qū)域應(yīng)用的可行性及前景。

1 浮魚礁的分類與特點(diǎn)

浮魚礁根據(jù)是否固定海底可分為兩類:漂浮型和錨定型(圖1)[8-9]。兩者在水動力特征、生物誘集效果等方面有很大的不同。漂浮型魚礁設(shè)施受水流運(yùn)動的影響更明顯,進(jìn)而對幼蟲的附著和食物獲取產(chǎn)生影響[10]。Perkol-Finkel等[11]通過兩年的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),漂浮型和錨定型設(shè)施上所附著的苔蘚蟲、雙殼類、藤壺和海綿等主要生物類群存在明顯的差異,并且該差異化隨時間的推移而增大。

圖1 兩種常見的浮魚礁Fig.1 Two common floating reefs

漂浮型浮魚礁又分為天然漂浮魚礁和人造漂浮魚礁兩種。最常見的天然漂浮魚礁是沿海地區(qū)漂流的原木和樹枝,也包括繩索、油桶、漁標(biāo)等人類來源的漂浮碎片。人造漂浮魚礁中的魚類聚集裝置(Fish Aggregation Devices)是人類專門為捕魚目的而建造和部署的。竹筏是魚類聚集裝置的常用原材料之一,通常在其周圍固定圍網(wǎng)、軟木塞等配件增加強(qiáng)度和提供浮力[12],自然垂下的網(wǎng)片既能作為隨水流漂泊的非固定錨,又能為各種大洋性魚類提供藏身棲息之所[13]。魚類聚集裝置由專業(yè)的漁業(yè)捕撈船只進(jìn)行投放,通過中上層魚類具有向海面漂浮物附近聚集的趨向性行為對誘集大洋性魚類進(jìn)行捕撈[14]。同時,裝置內(nèi)需裝配可發(fā)射特定頻率無線電的定位浮標(biāo)以確保投放船只跟蹤捕撈,其對定位浮標(biāo)性能要求高,需要具有較好的船隊和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。當(dāng)前全球大部分魚類聚集裝置主要應(yīng)用于金槍魚圍網(wǎng)捕撈等捕撈作業(yè)[15]。中國金槍魚圍網(wǎng)船隊長期以來也偏向于使用魚類聚集裝置捕獲金槍魚,其捕獲的產(chǎn)量占到總漁獲量的一半以上[16]。魚類聚集裝置在漁業(yè)捕撈中得到了廣泛使用,但在促進(jìn)魚類等海洋生物產(chǎn)卵、孵化、培育保護(hù)水生生物,暫時停留洄游性魚類的產(chǎn)卵、保育、滯留等方面存在局限性。

錨定型浮魚礁主要由錨塊、錨繩和浮體組成,可以固定在海底(圖1b)[17],相比于漂浮型浮魚礁,不易丟失,方便管理和研究工作的開展。錨定型浮魚礁不僅可用于幫助漁民小規(guī)模捕魚,還可用于生態(tài)養(yǎng)護(hù)、增殖聚魚、修復(fù)海域環(huán)境[18]。錨定型浮魚礁可以個性化定制改造,如可安裝位置定位、聲吶等功能,實現(xiàn)信息化監(jiān)測管理,節(jié)省人力。此外,錨定型浮魚礁可以不受海域限制,可改造設(shè)置在大水深海域,如深海浮魚礁,應(yīng)用更加廣泛[19]。

2 國外錨定型浮魚礁的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 錨定型浮魚礁在東南亞、南亞的發(fā)展

錨定型浮魚礁在菲律賓、印度尼西亞、馬爾代夫等國家得到廣泛使用。例如,菲律賓最常見的錨定型浮魚礁被稱為“Payao”,最開始只是簡單的竹捆,由底部安裝的一條綁縛著椰子樹葉的繩子固定在海底,后來演變成結(jié)構(gòu)良好的雙層竹筏,將灌滿混凝土的桶沉放海底作為“Payao”的錨碇系統(tǒng)[20]。印度尼西亞將其傳統(tǒng)的錨定型浮魚礁稱為“Rumpon”,與“Payao”相似,“Rumpon”同樣是由竹筏、椰葉等材料構(gòu)成,投放在水中以吸引中上層小型魚類[21],但是這些由原始材料構(gòu)造而成的魚礁,使用壽命普遍只有兩個月甚至更短[22]。馬爾代夫是印度洋上使用錨定型浮魚礁數(shù)量最多的國家之一。馬爾代夫擁有世界上最大的錨定型浮魚礁矩陣。與菲律賓等國家通過椰葉、竹筏等天然材料固定而成的浮魚礁不同,馬爾代夫所使用的浮魚礁其漂浮部分采用纖維增強(qiáng)塑料(FRP)等現(xiàn)代材料,同時使用化學(xué)纖維網(wǎng)片,一方面作為藻類等生物的附著基,另一方面用來增大魚類的吸引范圍,這種浮魚礁平均壽命兩年有余[23]。

2.2 錨定型浮魚礁在日本的發(fā)展

相比于東南亞和南亞國家,日本在錨定型浮魚礁領(lǐng)域的開發(fā)與利用處于世界領(lǐng)先地位,許多學(xué)者從不同的角度提出了浮魚礁不同的分類方法。目前較為常用的是日本學(xué)者熊本修太的分類方法,他根據(jù)錨定型浮魚礁主體所處的水層位置分成3類[24]:始終浮在海面上的表層型浮魚礁(圖2左);低流速時浮于海面、流速大時浮體可沒入水下的表中層型浮魚礁(圖2中);始終定位于海面下方特定深度的中層型浮魚礁(圖2右)。

圖2 日本3種常用浮魚礁的形態(tài)結(jié)構(gòu)Fig.2 The morphological structure of three common floating reefs in Japan

依據(jù)放置海域和作業(yè)形態(tài)的不同,這3種類型的浮魚礁可以分開使用,也可以組合使用。3種浮魚礁的功能、材質(zhì)如表1所示。

表1 3種常見浮魚礁的特點(diǎn)Tab.1 Characteristics of three common floating reefs

除了上述分類方法外,日本學(xué)者若林良和[25]基于制造價格、使用用途、設(shè)置位置和功能性將錨定型浮魚礁分為“傳統(tǒng)型”“簡易型”和“尖端型”3類。

“傳統(tǒng)型”浮魚礁是3種類型中最為原始的一種。使用時先將10 cm左右粗的毛竹剪成合適的長度,再用鐵絲將幾根或十幾根裁剪好的毛竹固定成捆,通過下方的錨繩連接錨碇(圖3)[26]即可完成制作。該類型浮魚礁的結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、造價低廉,通常用于集魚、捕魚,并不具備收集海況信息的功能,一般放置在沿岸海域的表層。

圖3 傳統(tǒng)型浮魚礁Fig.3 Traditional floating reef

“簡易型”浮魚礁的造價與結(jié)構(gòu)介于“尖端型”和“傳統(tǒng)型”之間,是由高強(qiáng)度纖維骨架和耐高壓浮球組成的桶形結(jié)構(gòu)(圖4)[27],外層通常會加裝網(wǎng)衣與人工海藻。

圖4 簡易型浮魚礁Fig.4 Simple floating reef

“簡易型”浮魚礁是一種兼具捕魚和休閑漁業(yè)的復(fù)合型浮魚礁,功能上更加接近尖端型,可以在浮體中間固定一定的監(jiān)測儀器。該類型的浮魚礁主要放置在沿岸和近海區(qū)域的表層和中層,是一種表中層或是中層浮魚礁。

“尖端型”浮魚礁類似大型浮標(biāo),浮體下部設(shè)有供生物附著和魚類棲息的平臺結(jié)構(gòu)(圖2左,圖5[27])。

圖5 尖端型浮魚礁Fig.5 High-end floating reef

這種礁體的成本最高,但對于上層魚類具有顯著的誘集效果,除了用于捕魚作業(yè)外,還可以發(fā)展垂釣等休閑漁業(yè)。該類型浮魚礁的浮體內(nèi)部通常加裝有多種監(jiān)測儀器,可以同步收集水溫、潮流等海況信息,擁有極大的功能拓展空間。這一類型的浮魚礁普遍放置在近海海域的表層,是一種表層浮魚礁。

3 浮魚礁常見功能簡述

3.1 監(jiān)控自身位置

浮魚礁的主體通常會搭載位置監(jiān)控裝置,可以在浮魚礁發(fā)生非正常移動的時候發(fā)出警報。其原理是通過位置監(jiān)控裝置設(shè)置一定的范圍,如果浮魚礁超出設(shè)定的區(qū)域,位置監(jiān)控裝置就會通過衛(wèi)星和無線信號向相關(guān)部門發(fā)送信息,從而及時有效地處理事故。另外,浮魚礁所搭載的氣象、水文等監(jiān)測設(shè)備同樣可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到相關(guān)部門。中層型浮魚礁配有流出警報發(fā)射器,其作用是當(dāng)浮魚礁由于錨繩斷裂等原因浮出海面時,通過衛(wèi)星或無線信號向管理平臺發(fā)送信息。

3.2 收集海況信息

長期連續(xù)的水溫、鹽度、流向、流速等海況信息對科研工作者和漁業(yè)從業(yè)者來說都是極為重要的。浮魚礁作為一種位置固定、長期駐留在海中的大型設(shè)備,十分適合加裝監(jiān)測儀器收集環(huán)境因子數(shù)據(jù)。Kakuma等[28]收集分析了14座大型浮魚礁的數(shù)據(jù)采集效果,研究發(fā)現(xiàn),相較于衛(wèi)星數(shù)據(jù),依托于浮魚礁平臺獲取的海域環(huán)境因子數(shù)據(jù)更加全面細(xì)致準(zhǔn)確。相較于派遣調(diào)查船只獲取數(shù)據(jù),浮魚礁監(jiān)測平臺可以有效地降低人力負(fù)擔(dān)和節(jié)約監(jiān)測經(jīng)費(fèi)[29]。

3.3 助力信息化監(jiān)測管理

傳統(tǒng)的魚類組成分析方法為拖網(wǎng)調(diào)查,這種方式會對魚類資源造成一定程度的破壞。浮魚礁作為半固定平臺,可以加裝多種觀測儀器。Takahashi等[30]通過遙控潛水器和縮時攝像機(jī)對浮魚礁毗鄰區(qū)域的魚類組成進(jìn)行了分析,相比于傳統(tǒng)的拖網(wǎng)調(diào)查,該方式更有利于魚類資源的保護(hù)。

謝亞洲[31]利用超聲波生物遙測系統(tǒng)研究了浮魚礁的集魚效果,其原理是在目標(biāo)物體內(nèi)植入信號發(fā)生器,發(fā)射的固定頻率信號被固定在浮魚礁上的聲學(xué)信號接收器所接收并存儲,通過采集SD卡中的數(shù)據(jù),便可以得到目標(biāo)物在接收機(jī)信號范圍內(nèi)的運(yùn)動和深度等數(shù)據(jù)。目前的超聲波生物遙測技術(shù)可分為主動追蹤、水聲定位和被動監(jiān)測3種類型。水聲定位和主動追蹤方法獲取的目標(biāo)生物的位置信息更加準(zhǔn)確,但是主動追蹤型的調(diào)查方法需要出動調(diào)查船,其追蹤范圍會受到調(diào)查船只航行能力的限制和實際海況的影響,難以進(jìn)行大范圍、長時間的生態(tài)調(diào)查。此外,航行的船只本身也會對目標(biāo)生物造成干擾。水聲定位方法需要提前在調(diào)查海域固定好接收設(shè)備,并且避開航線和漁船頻繁作業(yè)的海域,調(diào)查區(qū)域時常受到限制。被動監(jiān)測方法的優(yōu)勢在于無需船只的協(xié)助,只需將接收設(shè)備固定在浮魚礁上。這種方式可以實現(xiàn)長期有效觀測,數(shù)據(jù)獲取能力極強(qiáng),并且通過增加接收設(shè)備的數(shù)量可以達(dá)到更廣范圍的監(jiān)測調(diào)查[32-34]。其優(yōu)勢還體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的及時傳輸,極大地提高了生態(tài)調(diào)查的效率。

4 錨定型浮魚礁的最優(yōu)設(shè)計與功能性探究

4.1 中國

長期以來,中國在浮魚礁領(lǐng)域的開發(fā)與研究都處于滯后階段。2005年,陳丕茂[35]對由竹筏、浮桶和廢棄輪胎組裝成的浮魚礁的增殖效果進(jìn)行了初步研究,結(jié)果表明浮魚礁上的藻類等附著生物生長良好,為幼魚幼蝦提供了良好的索餌、隱蔽場所,并且浮魚礁周圍的經(jīng)濟(jì)種類幼體比例明顯高于對比區(qū)域。之后的很長一段時間國內(nèi)未有學(xué)者對浮魚礁的開發(fā)、功能性與增殖效果等開展進(jìn)一步研究。

2015年后,國內(nèi)學(xué)者對于浮魚礁的研究逐漸增加。盡管不同科研團(tuán)隊的研究方向有所差異,但主要聚焦在浮魚礁的功能性研究,并大體可分為兩類。第一類聚焦于浮魚礁的整體設(shè)計。余求妹等[36]基于現(xiàn)有養(yǎng)殖設(shè)施——浮繩式網(wǎng)箱,設(shè)計探討了浮繩式網(wǎng)箱成為人工浮魚礁的可能性。張麗珍等[37]利用聚乙烯(PE)、毛竹、浮球等材料設(shè)計了現(xiàn)代化中上層浮魚礁,并在上面加裝了遠(yuǎn)程觀察系統(tǒng),研究發(fā)現(xiàn)改良后的浮魚礁與底層魚礁進(jìn)行協(xié)同聯(lián)動的效果良好,可以擴(kuò)大魚群的活動空間,提高對海洋的綜合利用。王江濤[4]對中上層浮魚礁的結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行了細(xì)化,分別設(shè)計并模擬了海藻魚礁、變流魚礁和保育魚礁的流場和受力情況,可以更為有效地交換不同水層的海水并為魚類提供食物。沈衛(wèi)星[38]研發(fā)了具有魚類馴化技術(shù)與海洋浮標(biāo)技術(shù)的浮魚礁,并在寧波象山港對標(biāo)記的黑鯛進(jìn)行馴化和放流試驗,研究表明通過在浮魚礁上加裝水下音響對黑鯛進(jìn)行馴化可以一定程度上解決放流后留魚率不高的問題。許強(qiáng)等[9]研發(fā)了適用于熱帶海洋牧場海域,可以與潛水等休閑漁業(yè)相結(jié)合的中層景觀懸浮魚礁,相關(guān)浮魚礁已經(jīng)投放于三亞蜈支洲熱帶海洋牧場實驗示范區(qū)。

第二類則側(cè)重于對浮魚礁的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。Wang等[39]研究了浮魚礁上不同粗細(xì)和材質(zhì)的天然纖維網(wǎng)衣的降解速度和斷裂強(qiáng)度。張健等[40-41]研究了浮魚礁框架浮體運(yùn)動軌跡、最大偏轉(zhuǎn)角度以及錨繩受力特性。潘鈞等[42]通過水槽試驗進(jìn)一步探究了框架式浮魚礁在添加輔助繩之后的單錨系泊條件的穩(wěn)定性,并建立了新型錨泊方式下的浮魚礁動力響應(yīng)數(shù)值模型,分析了浮魚礁擺動角度、錨繩拉力、網(wǎng)衣系縛點(diǎn)總拉力的歷時變化。

4.2 日本

日本是世界上浮魚礁開發(fā)和利用最發(fā)達(dá)的國家之一,在浮魚礁研究和開發(fā)方面投入數(shù)十億美元資金,并在世界上處于領(lǐng)先地位。1992年,日本漁業(yè)、造船、環(huán)境評估等多個產(chǎn)業(yè)共同制定了錨定型浮魚礁的相關(guān)設(shè)計和制造標(biāo)準(zhǔn)。2015年,日本政府針對錨定型浮魚礁制定了相關(guān)要求[43]。同類型浮魚礁的整體結(jié)構(gòu)趨于相似。因此日本學(xué)者的研究方向更偏向于對現(xiàn)存浮魚礁的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

宗景志浩等[44]研究了波浪中浮魚礁的運(yùn)動和作用于錨繩的張力。井上悟等[45]研究了由多個球體相互連接組成的連續(xù)球型浮魚礁在水中受到的阻力大小。浮魚礁受潮流的影響會發(fā)生擺動,存在與附近作業(yè)漁船相撞的風(fēng)險。大竹臣哉[46]就海洋表層波浪流速和礁體運(yùn)動距離之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。日本高知縣政府放置了船型浮魚礁,該浮魚礁不僅與以往的圓形浮魚礁具有同等的浮力,而且受到正面的流動時,可以有效地減小流動投影面積和水流阻力,進(jìn)而減輕系留索的負(fù)荷。惠吾江幡[47]對現(xiàn)存的船型浮魚礁的擺動運(yùn)動情況進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)在浮魚礁的船尾部分安裝穩(wěn)定板可以有效減少擺動運(yùn)動的幅度,該方法改良簡易且成本較低。

4.3 馬爾代夫

世界上大部分使用浮魚礁的國家并未針對浮魚礁作更加深入的研究,除中國和日本外,以馬爾代夫為代表的國家主要聚焦于對目前已經(jīng)存在的浮魚礁進(jìn)行使用效果、防丟失研究。

針對馬爾代夫浮魚礁每年遺失率超過80%的現(xiàn)狀,Shainee等[23]嘗試通過數(shù)學(xué)和計算機(jī)等途徑分析深水錨定型浮魚礁的受力,并嘗試使用懸鏈線方程對系泊系統(tǒng)進(jìn)行解析,但最終失敗。Ebata等[48]通過收集大量馬爾代夫當(dāng)?shù)貪O民的浮魚礁相關(guān)信息,總結(jié)了金槍魚在浮魚礁周圍的停留時間、位置和遠(yuǎn)離因素。Govinden等[49]通過聲學(xué)遙感方式研究了馬爾代夫境內(nèi)鰹魚和黃鰭金槍魚在錨定型浮魚礁上停留時間和運(yùn)動行為。

總體上,日本在錨定型浮魚礁的研究最為長久深入,在浮魚礁領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。中國在錨定型浮魚礁的研究近幾年正在穩(wěn)步增長,其他國家大都未進(jìn)行或是僅僅只是研究目前已有浮魚礁的使用效果。

5 浮魚礁的潛在生態(tài)風(fēng)險

5.1 制造海洋垃圾

海洋環(huán)境復(fù)雜多變,且受氣候影響可能出現(xiàn)極端海況,資料顯示,東南亞傳統(tǒng)浮魚礁的使用壽命不足兩個月[22],日本最新研發(fā)的高耐久性浮魚礁也僅有七八年的使用壽命[46]。達(dá)到使用壽命的浮魚礁容易脫離錨定系統(tǒng),成為“幽靈”浮魚礁[50]。據(jù)統(tǒng)計,每年約有10%～20%的“Payao”型浮魚礁在漁場遺失[8]。這些脫離錨定區(qū)域的浮魚礁成了航行船只的潛在威脅,而隨海流漂泊上岸的浮魚礁本體也會產(chǎn)生額外的清理費(fèi)用[51]。一些塑料和人工合成材料制作的部件會成為海洋垃圾,甚至進(jìn)入海洋食物網(wǎng),對珊瑚礁和公海區(qū)域造成污染[52]。

5.2 改變生物生長速率與生物習(xí)性

浮魚礁的投放為部分生物提供了新的棲息場所,改變了區(qū)域內(nèi)魚類的食物鏈和運(yùn)動軌跡。有研究顯示,在西印度洋投放浮魚礁后,該區(qū)域與非投礁區(qū)域周圍的鱈魚和黃鰭金槍魚的空腹率、食物多樣性均發(fā)生了改變,進(jìn)而影響了其生長速率[53-54]。

如果浮魚礁投放在近海區(qū)域,可能會吸引大洋性的金槍魚向近海游動[55],大量浮魚礁的集中投放可能會改變金槍魚類大尺度的洄游模式,并最終危及種群的健康狀況[56]。這種由于棲息地改變所造成的金槍魚行為變動已被歸為 “生態(tài)陷阱” 假說[54-56]。

5.3 設(shè)計不合理致使生物死亡

當(dāng)前國際上投放浮魚礁的區(qū)域涵蓋了一部分海龜和鯊魚的棲息地[57-58]。海龜和鯊魚同樣會被漂浮的魚礁所吸引,而浮魚礁的制作過程中通常會使用大量的網(wǎng)片。這些網(wǎng)片可能會導(dǎo)致海龜?shù)壬镌诟◆~礁周圍游動的過程中被纏繞,使其最終無法掙脫而死亡[59]。有學(xué)者在收集到的遺失浮魚礁上發(fā)現(xiàn)了死亡的鈍吻海豚。鈍吻海豚是跨洋游泳生物,其死亡可能是被浮魚礁上的網(wǎng)衣纏繞而導(dǎo)致的[8]。此外,有報道稱與浮魚礁結(jié)構(gòu)類似的海洋可再生能源裝置在安裝、使用的過程中會間接影響到海洋鳥類,增加海鳥碰撞、干擾、遷移等風(fēng)險[60]。關(guān)于浮魚礁可能會造成的影響還需要進(jìn)一步的研究。

在浮魚礁使用過程中,人們逐漸發(fā)現(xiàn)可能會存在一定的生態(tài)風(fēng)險,如產(chǎn)生海洋垃圾、引起游泳生物死亡等。研發(fā)人員在浮魚礁的設(shè)計與投放中,應(yīng)當(dāng)有意識地減少海洋垃圾。如在設(shè)計浮魚礁前,對投放海域的海洋生物進(jìn)行評估;在制作浮魚礁時,不使用或選取孔徑更大的網(wǎng)片;在制作時,選用可降解繩索和對生物附著更加友好的材料;在投放浮魚礁時,避開重點(diǎn)魚群的洄游路線等。

6 浮魚礁在南海海洋牧場應(yīng)用的可行性與展望

6.1 中上層魚類資源養(yǎng)護(hù)功能

南海資源養(yǎng)護(hù)型海洋牧場有相當(dāng)一部分布局在近岸及三沙島礁區(qū)域,海域水深跨度大,漁業(yè)資源明顯分為中上層和底層兩大類。常見漁獲物主要由藍(lán)圓鲹、鮐魚、竹莢魚和沙丁魚等中上層魚類以及紅鰭笛鯛、金線魚、蛇鯔、鰔魚、石斑魚等底層經(jīng)濟(jì)魚類組成[61],基于誘魚器理念的浮魚礁對中上層漁業(yè)資源的聚集作用可以為海洋生物資源的養(yǎng)護(hù)與增殖提供助力[62],同時通過對結(jié)構(gòu)的重新改良設(shè)計,浮魚礁可以與沉性魚礁結(jié)合,綜合利用水體空間營造立體棲息生境,對底層魚類和中上層魚類同時進(jìn)行養(yǎng)護(hù),提升資源養(yǎng)護(hù)效果,提高生物多樣性和漁業(yè)資源量。

6.2 休閑潛水觀光功能

南海水質(zhì)清澈,珊瑚礁海域生物多樣性極高,發(fā)展休閑旅游型海洋牧場條件得天獨(dú)厚。在南海休閑型海洋牧場建設(shè)中,浮魚礁可進(jìn)行專門的藝術(shù)造型設(shè)計成為景觀魚礁,并與珊瑚移植、海藻栽培等相結(jié)合,構(gòu)建珊瑚花園或水下森林,投放在不適宜珊瑚等生長的深水區(qū)域,在中上層形成新的潛水觀光旅游區(qū),為游客帶來獨(dú)特的視覺體驗。浮魚礁區(qū)對漁業(yè)資源的養(yǎng)護(hù)可支持多樣化的海釣、海底觀光、特色潛水等海洋旅游服務(wù)產(chǎn)品的推出,豐富海洋休閑旅游產(chǎn)業(yè)元素,打造南海休閑旅游型海洋牧場的獨(dú)特吸引力。

6.3 信息化監(jiān)測平臺依托

表層浮魚礁作為氣象、水動力等監(jiān)測設(shè)備的依托平臺已在國外進(jìn)行了應(yīng)用,南海海洋牧場水文條件復(fù)雜,信息化監(jiān)測與管控需求更加迫切。因此,可依托浮魚礁作為平臺搭載各類型傳感器,構(gòu)建海洋牧場資源環(huán)境指標(biāo)剖面監(jiān)測系統(tǒng),通過調(diào)整中層浮魚礁的水層深度,可以實時收集不同水深的溫度、鹽度、深度、溶氧、葉綠素、pH、濁度等環(huán)境參數(shù)以及礁區(qū)魚類聚集效果的視頻。大型表層浮魚礁搭載氣象站、潮位儀等設(shè)備可有效對南海多發(fā)熱帶氣旋等災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報,為海洋牧場的生態(tài)安全提供保障。

6.4 深海大洋性海洋牧場空間拓展

南海水深50 m以內(nèi)的海域面積僅占很小一部分,在近海用?？臻g緊張、用海矛盾日益突出及生態(tài)保護(hù)愈加嚴(yán)格的現(xiàn)狀下[63],遠(yuǎn)離近岸的港口航運(yùn)區(qū)、工業(yè)與城鎮(zhèn)用海區(qū),依托離岸島礁深水海域構(gòu)建深海大洋性海洋牧場將是未來的發(fā)展方向。浮魚礁不受水深限制的特點(diǎn)可在深海大洋性海洋牧場構(gòu)建中發(fā)揮重要作用,一方面可對金槍魚等大洋性魚類進(jìn)行增殖養(yǎng)護(hù)、形成中上層漁場,提升魚類資源量及可持續(xù)開發(fā)能力,另一方面能提升對島礁周邊海域的生物資源利用水平。

7 結(jié)語

綜上所述,開發(fā)不同場景的人工浮魚礁,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)多樣化、材質(zhì)環(huán)?；?yīng)用組合化以及監(jiān)測自動化,將是未來研究的重要方向。浮魚礁因其獨(dú)特的漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)效果以及不受海域水深限制的特點(diǎn),在南海海洋牧場建設(shè)中必將發(fā)揮重要作用。未來應(yīng)加強(qiáng)浮魚礁與沉性魚礁如何結(jié)合發(fā)揮協(xié)同作用以促進(jìn)上下層營養(yǎng)鹽、初級生產(chǎn)力等的物質(zhì)能量循環(huán)研究,同時在礁體的科學(xué)選型與定制化設(shè)計、合理布局、錨泊系統(tǒng)安全設(shè)計、效果評估等方面還需要進(jìn)行更加系統(tǒng)與深入的研究。